绝缘接触网悬挂装置的制作方法

专利名称：绝缘接触网悬挂装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电气化轨道交通技术领域，涉及沿轨道交通线路上空架设的向电力机车供电的输电线路即接触网，尤其涉及接触网的绝缘悬挂装置。
背景技术：
接触网是沿轨道交通线路上空架设的向电力机车供电的输电线路，担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务，是户外无备用的供电设备。因此，城市轨道交通接触网的质量和工作状态将直接影响着轨道交通的运营安全。近些年随着雷击灾害的逐年增加，接触网的雷击事故率呈上升趋势，因此加强接触网的绝缘，提高接触网的耐雷电过电压能力将对城市轨道交通的运营安全乃至国民经济将起到重要的作用。原有的悬挂支持装置如图I所示，包括支柱，在该支柱10上通过金属底座01和绝·缘子02连接水平腕臂04和斜腕臂07，两个腕臂的外端相互连接，且两根腕臂之间还设置腕臂支撑杆03，在水平腕臂04的端头设置承力线夹，用于固定接触网中的主线，在斜腕臂07上连接用于悬挂接触网线的定位管08的一端，该定位管08的另一端通过斜拉线06和连接件05与水平腕臂04连接，在定位管上连接定位器09用于连接接触网中的导线。这种接触网悬挂结构除绝缘子02采用绝缘材料制造之外，结构中其他主要材料均为导电的钢材，整套装置的电性能取决于绝缘子的特性。现有技术中常用的绝缘子主要采用陶瓷绝缘子、钢化玻璃绝缘子、复合绝缘子(硅橡胶)三大种类。这三种绝缘子虽然材料不同，但都属于靠自身凹凸产生的形状爬距保证其绝缘性能的，这种结构有共同的缺点
(I)绝缘子的结构造型表面凹凸不平产生自然积污量且不容易清洗，在大雾、小雨、露、溶雪、溶冰等恶劣气象条件下，绝缘子表面容易形成连续的水膜，污层电导高，因此，泄露电流也很大，易发生强烈的局部电弧，局部电弧进一步发展导致外绝缘闪络。绝缘子污闪问题一直是外绝缘的主要问题，它严重威胁接触网的安全运行。( 2 )遭遇雷击时由于接触网本身电压水平的限制，接触网绝缘子极易击穿，造成内绝缘破坏，特别当遇到绝缘子受到周围因雷击引发的强烈脉冲的影响时，使得绝缘子表面局部温度骤然升高，造成绝缘子的破坏，从而使得绝缘子出现零值效应。其带来的危害就是使依靠接触网供电的交通线路停运，社会影响巨大。(3)悬挂支持装置中支柱、斜腕臂、水平腕臂、承力索支撑线夹都采用金属材料，金属材料的腐蚀以及美观问题一直是困扰接触网技术发展的障碍。(4)现有绝缘子大多采用瓷绝缘子，在直流电场的作用下，瓷绝缘子因离子迁移造成的老化会导致绝缘子机电性能下降，易引发事故。在国家加大发展轨道交通的今天，对现有接触网悬挂装置结构进行改造迫在眉睫。我们总结以往教训，发现要改善接触网悬挂电性能，充分保证接触网安全，必须从结构形式和材料两方面入手进行彻底改造
发明内容
本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种绝缘性能好、安全可靠的接触网绝缘悬挂装置。本发明进一步的目的在于提供一种强度高、重量轻、成本低、结构合理的接触网绝缘悬挂装置。本发明的目的是这样实现的
一种接触网绝缘悬挂装置，其包括水平腕臂和斜腕臂，该水平腕臂和斜腕臂的一端分别连接有与立柱相连的连接结构，该水平腕臂和斜腕臂的另一端相互连接与立柱构成三角形支架，在所述水平腕臂和斜腕臂之间设置腕臂支撑件，在所述水平腕臂的位于其与斜腕臂连接处的外侧设置用于连接接触网主线的承力线夹，在所述水平腕臂和斜腕臂之间连接用于连接接触网导线的定位管和定位器；其特征在于所述水平腕臂、斜腕臂、腕臂支撑件、承力线夹、定位管和定位器均为非金属材料制成。所述连接结构为底座。该底座可以是金属构件，其表面镀锌。·
所述非金属材料可以为玻璃钢材料、陶瓷材料或树脂材料，或者是玻璃纤维材料。所述非金属材料，有些密度较大，制成例如所述腕臂等受力后会出现较大挠度，另外一些比较脆，容易断裂。因此，所述非金属材料也可以是其中设有玻璃纤维、轻质陶瓷填料、钢化玻璃内衬的树脂材料构成的复合材料管。所述水平腕臂、斜腕臂、作为腕臂支撑杆的所述腕臂支撑件、承力线夹、定位管和定位器的全部或部分，或至少其中的水平腕臂、斜腕臂和腕臂支撑杆为外壁光滑的管子。一种所述平腕臂、或斜腕臂、或腕臂支撑杆、或腕臂支撑杆、或定位管用杆状材料优选一种复合管材，即包括一个外管，其内设有内衬的内管或者填充物。可以是所述外管为刚性较小材料制成的管子，而所述内衬为刚性较大的内管。其中，所述内管可以是玻璃管、钢化玻璃管、微晶玻璃管或陶瓷管，所述外管可以是过盈配合套接或粘接在所述内管上的玻璃钢管，或者是玻璃纤维夹心的树脂材料管即玻璃纤维增强树脂拉挤结构管，或者是玻璃丝缠绕和胶粘剂固定在所述内管外形成的所述外管。所述外管的壁厚优选等于或小于内管的壁厚。优选当外管的外径为60-80毫米时，内管的壁厚为5-15毫米；优选内管壁厚为10-15晕米。也可以是所述外管为玻璃钢管，其内填充泡沫材料构成实心杆。 其中，所述填充的泡沫材料可以是聚乙烯、聚苯乙烯等较外管密度小的泡沫材料。例如为高硬度海绵等高硬度泡沫等。所述复合管材的截面形状可以是圆形，也可以是椭圆形，还可以是长圆形。所述水平腕臂和斜腕臂优选为圆形截面、椭圆形截面形状。当采用椭圆形截面形状时，长轴竖立设置。上述方案，对于普通使用的玻璃钢杆材进行改造，填入密度小的泡沫材料，可以大大减小杆件的重量。而在刚性较小的外管内衬设刚性较大或加之密度较小的内管，既可以减轻杆件的重量，还可以大大提高杆件的刚度，内管和外管管壁厚度的限定使得本接触网绝缘悬挂装置可以与金属材料制成的悬挂装置媲美。作为腕臂支撑杆的所述腕臂支撑件的一端与所述斜腕臂的与所述底座连接的一端连接或连接在所述底座上，另一端与所述水平腕臂连接。所述腕臂支撑杆的一端与所述斜腕臂的与所述底座连接的一端连接，另一端与所述水平腕臂连接。一个优选方案是，所述腕臂支撑杆与所述斜腕臂之间的夹角为10-20°。优选所述夹角为15-20°。为了提高本悬挂装置的刚性，还可以是，腕臂支撑件为加强板，设置在所述水平腕臂和斜腕臂之间的空间，即不设置腕臂支撑杆，而单是在水平腕臂和斜腕臂之间的空间设置所述加强板材。或者，所述腕臂支撑件还可以是包括腕臂支撑杆和加强板，所述腕臂支撑杆的两端连接在所述水平腕臂和斜腕臂上，所述加强板设置在水平腕臂、斜腕臂和腕臂支撑杆之间的空间内。在该加强板材上设置穿孔。在该加强板上设置的穿孔优选为六边形穿孔。
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本发明提供的悬挂装置中的所述腕臂支撑件与现有技术比较，不同的支撑结构可以提高装置的稳定性，支撑效果更好。另外，腕臂支撑杆与斜腕臂的夹角的大小决定支撑效果，角度太小，水平腕臂的外端得不到很好地支撑，但角度如果太大，则腕臂支撑杆的长度增长，重量增大，对于水平腕臂又产生下坠的不良影响。所述承力线夹也是非金属材料制成。其结构可以是
所述承力线夹包括一伞形盘体，在该伞形盘体的上端圆锥形尖端部设有一平台面，在该平台面上固接一压线托架，在该压线托架上设置主线容置槽，在该压线托架上设置线夹压盖，该线夹压盖覆盖在所述压线托架上主线容置槽上，所述压线托架和线夹压盖通过螺钉固定在所述伞形盘体的所述平台面上；在所述伞形盘体的下端柱状体的下端通过螺钉固联一承力线夹托架，在所述伞形盘体的下端柱状体的下端面和所述承力线夹托架的上端面上分别形成凹槽，两个相对的凹槽构成与所述水平腕臂的横截面匹配的孔，所述水平腕臂芽设在该孔中。所述底座为碳素铸钢或碳素结构钢制作，其外表面上设置锌层。本发明提供的接触网绝缘悬挂装置复合材料制作的接触网悬挂装置，其整个产品，包括主支柱、斜腕臂、水平腕臂，都采用玻璃纤维和轻质陶瓷填料增强树脂拉挤结构管材；承力索支撑线夹也采用例如玻璃钢材料模压技术生产；端部的底座可以是金属材料例如碳素铸钢或碳素结构钢制作，但在其外表面例如镀有热镀锌层。与采用传统的瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子接触网钢制悬挂装置相比，具有如下优点
(I)强度高，重量轻。本发明提供的复合材料接触网悬挂装置可采用在高强度玻璃钢管型材料中内衬高硬度泡沫芯实心材或玻璃、陶瓷等空心管材构成的夹心结构圆形或椭圆型复合管，用这种复合材料制成的接触网悬挂装置比强度很高，它的重量仅为原有绝缘子和金属管框架结构的1/3 1/5。结构轻巧，便于运输、安装和维修。(2)电气性能优越，具有长大的干弧距离，耐雷电水平大大增强。本发明提供的复合材料接触网悬挂装置由绝缘的玻璃钢管型材组成光滑平顺的外观。其有机复合材料低能表面憎水性是优异的耐湿污性能的主要原因，在大雾、小雨、露、溶雪、溶冰等恶劣气象条件下，表面形成分离的水珠而不是连续的水膜，污层电导很低，因此泄露电流也很微小，不易发生强烈的局部电弧，局部电弧也难以进一步发展成为外绝缘闪络。在污秽地区无须象绝缘子一样定期清扫，节约大量清扫外绝缘设备的人力、物力，也不存在绝缘子零值检测问题，大大降低了的运行维护费用。有效提高了安全运行的可靠性。(3)提高接触网安全防护系统等级。整体用复合材料制造的接触网悬挂装置电性能优异，其绝缘的雷电击穿强度可以满足防护要求，对大气雷电的接地通路产生很大的阻隔。这样在遭到雷击时可保证接触网系统设备不受干扰，降低遭雷击后停运危险程度，保证了接触网系统的安全运营。(4)在接触网系统中应用该形式的腕臂结构后可取消传统的架空地线，从而降低工程造价。(5)其绝缘性能加强后，基本杜绝了直流泄漏电流的发生，对杂散电流防护有利。下面通过附图和实施例对本发明作进一步说明。


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图I为现有技术中使用的接触网悬挂装置的结构示意图。图2为本发明提供的接触网绝缘悬挂装置的结构示意图。图3为本发明提供的接触网绝缘悬挂装置中的承力线夹的立体结构示意图。图4为图3所示的承力线夹的另一个角度的立体结构示意图。图5为图3所示承力线夹的主视结构示意图。图6为图3所示承力线夹的俯视结构示意图。图7为图5的A-A剖视结构示意图。图8为图6的B-B剖视结构示意图。图9为图2中的水平腕臂和斜腕臂的一种断面结构示意图。图10为水平腕臂和斜腕臂的另一种断面结构示意图。图11为另一种水平腕臂或斜腕臂或腕臂支撑杆的断面结构示意图。图12为又一种水平腕臂或斜腕臂或腕臂支撑杆的断面结构示意图。图13为在水平腕臂和斜腕臂之间设置支撑板的本悬挂装置的结构示意图。
具体实施例方式如图2所示，一种接触网绝缘悬挂装置，其包括底座I、水平腕臂3、斜腕臂6、腕臂支撑杆2、定位管7和定位器8，该水平腕臂3和斜腕臂6的一端分别连接有与立柱9相连的底座1，该水平腕臂3和斜腕臂6的另一端相互连接与立柱9构成三角形支架，在所述水平腕臂3和斜腕臂6之间设置腕臂支撑杆2，腕臂支撑杆2的一端固定在斜腕臂6的底座I上，或固定在斜腕臂下端邻近连接底座I的一端上，其另一端连接在水平腕臂3上，腕臂支撑杆2与斜腕臂6之间的夹角为17°。在所述水平腕臂3的位于其与斜腕臂连接处的外侧臂上设置用于连接接触网主线的承力线夹4，在所述水平腕臂3和斜腕臂6之间连接用于连接接触网导线的定位管7和定位器8 ;在斜腕臂6上连接用于悬挂接触网线的定位管7的一端，该定位管7的另一端通过斜拉线5和连接件也就是承力线夹4与水平腕臂3连接，在定位管7上连接定位器8用于连接接触网中的导线。所述水平腕臂、斜腕臂、腕臂支撑杆、承力线夹、定位管和定位器均为非金属材料制成。所述非金属材料为其中设有玻璃纤维的树脂材料构成的复合材料。
例如，所述水平腕臂、斜腕臂、腕臂支撑杆、承力线夹、定位管和定位器均为，包括一外管和一内管，所述外管为玻璃钢管，其内涨接或粘接玻璃管，或微晶玻璃管，或钢化玻璃管，或者是陶瓷管。所述外管的壁厚优选等于或小于内管的壁厚。如下列出几种管长和内管和外管壁厚的具体取值数据
管长(米)复合管材外径(毫米)内管壁厚(毫米)外管壁厚(毫米)
3.8801515;
2.860 10 10;
3.3801510。·
所述水平腕臂、斜腕臂和/或腕臂支撑杆可以为玻璃纤维增强树脂拉挤结构管材制作。其中衬设的内管可以选用标准规格的玻璃管、微晶玻璃管即玻璃陶瓷管或陶瓷管。所述外管可以是过盈配合套接或粘接在所述内管上的玻璃钢管。外管还可以是玻璃纤维夹心的树脂材料管，或者是玻璃丝缠绕和胶粘剂固定在所述内管外形成的所述外管。也可以是所述外管为玻璃钢管，其内填充泡沫材料构成实心杆。所述复合管材的截面形状可以是圆形，也可以是椭圆形，还可以是长圆形。进一步地,在该结构管材中可填充泡沫芯构成实心杆,例如，在玻璃钢外管内填充聚乙烯泡沫材料成为实心杆。所述填充的泡沫材料也可以是聚苯乙烯等较外管密度小的泡沫材料。所述水平腕臂和斜腕臂优选为圆形截面或椭圆形截面形状,如图9和图10所示。也可以是长圆形状。当采用椭圆形或长圆形状截面形状时，长轴竖立设置。所述承力线夹4也是非金属材料例如为玻璃钢制成。其结构如图3至图8所示，所述承力线夹4包括一伞形盘体43，在该伞形盘体43的上端圆锥形尖端部设有一平台面，在该平台面上固接一压线托架411，在该压线托架411上设置主线容置槽411a，在该压线托架上设置线夹压盖410，该线夹压盖覆盖在所述压线托架上主线容置槽411a上，在线夹压盖410上也设有凹槽410a与容置槽411a对应。所述压线托架411和线夹压盖410通过螺钉49固定在所述伞形盘体43的所述平台面上；在所述伞形盘体43的下端柱状体的下端通过四个螺钉44固联一承力线夹托架46，在所述伞形盘体43的下端柱状体的下端面和所述承力线夹托架的上端面上分别形成凹槽，两个相对的凹槽构成与所述水平腕臂3的横截面匹配的孔，所述水平腕臂3穿设在该孔中。所述底座为碳素铸钢或碳素结构钢制作，其外表面上设置热镀锌层。在承力线夹4的下端，即承力线夹托架46下端可设有连接结构，定位管7上设置一钢丝绳连接在承力线夹托架46上的连接结构。本发明通过将水平腕臂、斜腕臂等构件的材料由金属改为非金属材料，取消了常规技术中使用的外表面为凹凸形状的绝缘子。非金属材料的刚度和强度一般会低于金属材料。为了确保改变材质的悬挂装置仍然能够具有足够的强度，腕臂支撑杆2的结构设计比起现有技术中的支撑结构能够大大减小水平腕臂的下垂挠度。各个腕臂杆体采用玻璃纤维增强树脂拉挤结构管，内部填充泡沫芯，又可以降低构件的自重，使得悬挂装置更加安全、可靠。如图11所示，为了提高本悬挂装置的刚性，还可以是，在所述水平腕臂、斜腕臂、支柱9和腕臂支撑杆之间的空间设置加强板材，使得形成一三角形板50，在该三角形板上设置若干穿孔51。该三角形板50通过所述底座与立柱连接。在三角形板上延设一水平杆，其上连接承力线夹4。在定位管7通过连接结构与三角形板的相应部位连接。其它结构与前述图2所示的实例相同。由此，可以使得非金属材料制悬挂装置的刚度和强度得到大幅度提高，同时简化了结构、方便安装和维护。在该三角形板上设置的若干穿孔优选为六边形穿孔。设置有加强板材的实例中，也可以不设置腕臂支撑杆。本发明提供的悬挂装置，各个杆状构件的连接件也使用非金属构件连接，就是使用金属制螺钉、垫片连接，该金属连接件也都进行表面镀锌钝化，以提高其绝缘性。这样，就·可以保证悬挂装置绝缘性很高。例如水平腕臂上附着水或冰而降低了绝缘性，由于设置非金属的承力线夹，也就可以保证线夹连接的部件的绝缘性不受影响。而伞形的线夹的作用是通过伞形线夹防雨水作用，提高悬挂装置的雷电冲击强度，能够更好地抵抗雷电的冲击。
权利要求
1.一种接触网绝缘悬挂装置，其包括水平腕臂和斜腕臂，该水平腕臂和斜腕臂的一端分别连接有与立柱相连的连接结构，该水平腕臂和斜腕臂的另一端相互连接与立柱构成三角形支架，在所述水平腕臂和斜腕臂之间设置腕臂支撑件，在所述水平腕臂的位于其与斜腕臂连接处的外侧设置用于连接接触网主线的承力线夹，在所述水平腕臂和斜腕臂之间连接用于连接接触网导线的定位管和定位器；其特征在于所述水平腕臂、斜腕臂、腕臂支撑件、承力线夹、定位管和定位器均为非金属材料制成。
2.根据权利要求I所述的接触网绝缘悬挂装置，其特征在于所述非金属材料为玻璃钢材料、陶瓷材料或树脂材料，或者是玻璃纤维材料；或者是其中设有玻璃纤维、轻质陶瓷填料、钢化玻璃内衬的和树脂材料管构成的复合材料；或者， 所述水平腕臂、斜腕臂、作为腕臂支撑杆的所述腕臂支撑件、承力线夹、定位管和定位器的全部或部分，或至少其中的水平腕臂、斜腕臂和腕臂支撑杆为外壁光滑的管子；或者， 作为腕臂支撑杆的所述腕臂支撑件的一端与所述斜腕臂的与所述底座连接的一端连接或连接在所述底座上，另一端与所述水平腕臂连接；或者， 所述腕臂支撑件为加强板，其设置在所述水平腕臂和所述斜腕臂之间的空间；或者， 所述腕臂支撑件包括腕臂支撑杆和加强板，所述腕臂支撑杆的两端连接在所述水平腕臂和斜腕臂上，所述加强板设置在水平腕臂、斜腕臂和腕臂支撑杆之间的空间内。
3.根据权利要求I或2所述的接触网绝缘悬挂装置，其特征在于所述水平腕臂、斜腕臂、作为腕臂支撑杆的腕臂支撑件或定位管用杆状材料为一种复合管材，包括一个外管，其内设有内衬的内管或者填充物。
4.根据权利要求3所述的接触网绝缘悬挂装置，其特征在于所述外管为刚性较小材料制成的管子，而所述内衬为刚性较大的内管；或者， 所述外管为玻璃钢管，其内填充泡沫材料构成实心杆。
5.根据权利要求4所述的接触网绝缘悬挂装置，其特征在于所述内管是玻璃管、或钢化玻璃管、或微晶玻璃管、或陶瓷管，所述外管是过盈配合套接或粘接在所述内管上的玻璃钢管、或玻璃纤维夹心的树脂材料管即玻璃纤维增强树脂拉挤结构管，或者是玻璃丝缠绕和胶粘剂固定在所述内管外形成的所述外管；和/或， 所述外管的壁厚等于或小于内管的壁厚。
6.根据权利要求3至5之一所述的接触网绝缘悬挂装置，其特征在于当外管的外径为60-80毫米时，内管的壁厚为5-15毫米；或者， 所述复合管材的截面形状是圆形，或是椭圆形，或是长圆形；或者， 所述水平腕臂和斜腕臂为圆形截面、或椭圆形截面形状；或者， 所述复合管材为椭圆形截面形状，其长轴竖立设置。
7.根据权利要求2所述的接触网绝缘悬挂装置，其特征在于在该加强板材上设置穿孔。
8.根据权利要求2所述的接触网绝缘悬挂装置，其特征在于所述腕臂支撑杆与所述斜腕臂之间的夹角为10-20° ;或者，所述夹角为15-20°。
9.根据权利要求I至8之一所述的接触网绝缘悬挂装置，其特征在于所述承力线夹也是非金属材料制成，其结构是 所述承力线夹包括一伞形盘体，在该伞形盘体的上端圆锥形尖端部设有一平台面，在该平台面上固接一压线托架，在该压线托架上设置主线容置槽，在该压线托架上设置线夹压盖，该线夹压盖覆盖在所述压线托架上主线容置槽上，所述压线托架和线夹压盖通过螺钉固定在所述伞形盘体的所述平台面上；在所述伞形盘体的下端柱状体的下端通过螺钉固联一承力线夹托架，在所述伞形盘体的下端柱状体的下端面和所述承力线夹托架的上端面上分别形成凹槽，两个相对的凹槽构成与所述水平腕臂的横截面匹配的孔，所述水平腕臂芽设在该孔中。
10.根据权利要求7或8所述的接触网绝缘悬挂装置，其特征在于在该加强板上设置的穿孔为六边形穿孔。
全文摘要
本发明提供一种接触网绝缘悬挂装置，其主要特征在于悬挂装置中的水平腕臂、斜腕臂、腕臂支撑杆、承力线夹、定位管和定位器均为非金属材料制成。本发明取消了常规技术中使用的外表面为凹凸形状的绝缘子，代之以非金属材料支撑的各个腕臂。这些都能够大大提高本悬挂装置的电气性能，使得湿闪污闪电压高，提高接触网安全防护系统等级，对于各个腕臂的结构的进一步设计，使得本悬挂装置具有强度高，重量轻，结构轻巧，便于运输、安装和维修的优点。
文档编号B60M1/20GK102785589SQ20121014140
公开日2012年11月21日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者张木, 陈丕刚, 龙赤宇 申请人:中铁十三局集团电务工程有限公司, 中铁电气化勘测设计研究院有限公司, 北京鼎昌复合材料有限责任公司